分布式電源接入對配電網絡重構的影響分析

摘 要：在配電網絡自愈控制研究中，分布式電源接入對于配電網絡重構的影響也非常重要。當網絡正常運行時，分布式電源接入方法可以提高配電網絡進行重構的可行解數量，降低網絡進行重構的損耗，使配電網絡的運行系統更加優化。另外，如果配電網絡發生故障，分布式電源能夠產生可行解，從而保證系統正常供電。

關鍵詞：分布式電源接入；配電網絡重構；網絡可行解

城市化進程的不斷推進，我國政府開始了大規模的城市電網改造，因此配電網絡的自動化和信息化均有了明顯的提升。隨著智能配電網這一概念的提出，使配電網絡在自愈控制區域出現故障時，可以快速切除故障，并能夠迅速地確定故障類型以及發生故障的準確位置，從而減少由于故障而導致的停電范圍。網絡重構是電網自愈系統中的核心技術，分布式電源接入方法促使網絡重構技術不斷地得到優化，同時還可以使整個系統在運行時得到優化。文章就從配電網絡在正常運行以及發生故障的兩種狀態下，分別分析分布式電源接入對于配電網絡重構的影響。

1 配電系統仿真程序

仿真程序OpenDSS，是應用于配電系統的開源性仿真軟件，它包含諸如電壓調節器、光伏、風機、電容器等元件模型，能夠對分布式電源配電網路實施分析；OpenDSS的計算模式多樣化，其中有發電機動態模型Dynamics、直接法計算潮流Direct、迭代法潮流計算Snapshot、全年仿真Yearly以及全天仿真Daily等。

在仿真程序OpenDSS的計算過程中，微型計算機的負荷元件或者發電機元件的表示方法用補償電流和導納進行表示。其中補償電流主要表示的是其非線性部分，那么很顯然，導納則表示的是線性部分。

在這個電路系統中的導納矩陣是由每一個元件的導納矩陣聯合組成的，因此聯合兩個圖中的系統便可推斷出迭代法的計算方法：第一步：現將電路中的微型電腦（簡稱PC）所有元件去除，然后算出該系統狀態下導納矩陣的電壓迭代值；第二步：通過節點電壓、導納和功率推算出補償電流；第三步：把每一個元件的補償電流計算出來之后，形成一個補償電流矩陣，然后在使用導納矩陣將節點電壓計算出來，如果所計算出來的電壓和實際值誤差在可接受范圍之內，那么此次求解過程便可結束，如果結果誤差太大，那么應該再次進行計算。

2 配電網絡重構數字模型

2.1 目標函數

配電網絡重構的目標函數主要負荷較為平衡的、最小的有功功率，主要是能夠提升配電系統的可靠性。

如果網絡在正常運行的情況下，那么其目標函數便是有功功率最小的函數，其公式為：

（1）

上式中，該系統的支路總數用nL表示，rk表示的是系統支路中k的電阻值，Uk表示該支路在功率注入時的電壓幅值，單位為v，Pk表示有功功率，而Qk表示無功功率。

而當網絡出現故障時，網絡進行重構的主要原因是找出可以滿足所有的約束條件的網絡可行解，即公式為：

g∈G（2）

上式中G表示拓撲結構，并且是所能夠滿足的其約束條件的結構集合；g所表示的是網絡出現故障之后進行重構時網絡的結構。

2.2 約束條件

配電網絡的約束條件包括三個，分別是：潮流約束、網絡拓撲約束和運行約束：

（1）潮流約束，即公式計算方式為：

AP=D（3）

上式中P表示饋線潮流矢量；A表示節點和系統支路之間的相關聯的矩陣；D表示的系統載荷所需求的矢量值。

（2）網絡拓撲約束，此約束方式應該滿足無孤島和無環島的類似輻射形狀的結構形態。

（3）運行約束，其公式如下：

（4）

上式中母線的最高電壓幅值以及最小的電壓幅值分別由Ui，max和Ui，min表示，其中支路l的復功率由Sl所表示，k支路的容量限制則由Sl，max所表示。

3 算例分析

3.1 網絡正常運行

若整個系統能夠正常運行，我們選擇5個負荷水平系數來反映負荷的整體性變化，分別是1.08、1.06、1.04、1.02和1.00，然后計算在每一個負荷水平下的含有10kw、20kw、30kw的DG容量以及不含有DG容量的網絡可行解數量。

若DG容量保持一致，如果提升負荷水平那么結果是網絡可行解的數量將會隨之減少；假如在負荷水平保持一致的情況下，如果增加DG容量，那么網絡可行解的數量便會隨之增加，由此看出網絡可行解會受到DG容量以及負荷水平的共同影響，只不過影響效果相反，因此只要增加DG容量那么網絡可行解數量增加，從而立刻大大緩解由于負荷水平的增加而對配電網絡所造成的危害和影響。

3.2 故障狀況

如果線路出現故障，系統為了消除故障應該立刻斷離發生故障的線路，而此時的負荷水平應該在1.00，然后根據接入的DG容量的不同從而計算出網絡可行解的具體數量值，詳見圖1。

圖1中，若網絡沒有DG容量，因此發生故障以后沒有滿足條件的拓撲結構，但是DG容量逐漸提高，可行解的數量會增多，立刻改善系統的運行狀況，從而保證系統的供電正常。所以當網絡出現故障時，接入DG容量對于網絡重構有著積極的作用，同時也為配電網絡在出現故障時能夠正常進行供電提供保證。

圖1 故障情況下DG對網絡可行解數量的影響

4 結束語

分布式電源的接入可以提高配電網絡進行重構的可行解數量，降低網絡進行重構的損耗，使配電網絡的運行系統更加優化。配電網絡在出現網絡故障時，如果系統中沒有可以滿足約束條件的拓撲結構時，那么只要接入DG容量那么就能夠產生網絡可行解，從而保證了系統正常運行和供電正常，提高用戶用電的可靠性。

參考文獻

[1]王成山，聶聳，徐瑞林，等.分布式電源接入對配電網絡重構影響分析[J].天津大學學報，2014（3）.

[2]莊園，賀海，楊曉慧，等.含分布式電源優化調度的配電網絡重構[J].電網與清潔能源，2012（11）.

[3]孫洪碩，胡延林.含分布式電源的配網重構改進算法[J].華電技術，2013（12）.

作者簡介：唐力（1986，9-），江蘇無錫人，本科學歷，助理工程師，研究方向：電氣工程自動化及輸配電。